Đang tải... (xem toàn văn)
Đề thi HSG môn vật lý 12 sở giáo dục và đào tạo An Giang có đáp an và thang điểm Tài liệu giúp giáo viên bồi dưỡng HSG và đội tuyển HSG kiểm tra năng lực có được chuẩn bị tốt cho các kỳ thi HSG Chúc các em luôn tự tin và chiến thắng
SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO AN GIANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 2 trang) Bài 1: ( 2 điểm) Cho 3 dao động điều hòa, cùng phương, cùng tần số góc ω = 100π rad/s với các biên độ : A 1 = 1,5cm; A 2 = 3 2 cm; A 3 = 3 cm, các pha ban đầu tương ứng ϕ 1 = 0 ; 2 2 π ϕ = ; 3 5 6 π ϕ = . Viết phương trình dao động tổng hợp của 3 dao động trên. Bài 2 (4 điểm): Một nguồn điện có suất điện động E, điện trở trong r, cấp điện cho một mạch ngoài có điện trở R thay đổi được . 1) a) Xác định R để mạch ngoài tiêu thụ công suất cực đại . b)Tìm biểu thức công suất cực đại và tính hiệu suất của nguồn điện khi đó. 2) a)Chứng minh với một giá trị công suất mạch ngoài P < P max thì có hai giá trị của R và hai giá trị đó thoả mãn hệ thức : R 1 .R 2 = r 2 . b) Hiệu suất của nguồn điện ứng với hai giá trị trên liên hệ với nhau thế nào ? Bài 3 ( 4 điểm) Đặt vật sáng AB ở trên và vuông góc với trục chính của thấu kính hội tụ L 1 có tiêu cự 20cm. Vật AB cách thấu kính một khoảng 30cm. a) Xác định vị trí, tính chất và số phóng đại ảnh A 1 B 1 vật AB cho bởi thấu kính L 1 . b) Giữ nguyên vị trí vật AB và L 1 , người ta đặt thêm một thấu kính phân kì L 2 , đồng trục chính với L 1 và cách L 1 một khoảng 70cm. Tính tiêu cự của thấu kính L 2 để ảnh cuối cùng A 2 B 2 của vật AB qua hệ ( L 1 , L 2 ) cao bằng vật AB. Vẽ ảnh. Bài 4 (4 điểm): Mạch điện có sơ đồ như hình vẽ. Cuộn dây thuần cảm L. Người ta thay đổi L và C để ĐỀ CHÍNH THỨC A R D L C B E f=50Hz ~ U=100V công suất mạch tuân theo biểu thức: 2 . L C P K Z Z= . a)Khi 1 ( )L H π = thì 2 4K = , dòng điện trong mạch cực đại. Tính C và R. b)Tính độ lệch pha giữa u AE và u BD khi I max . Tìm liên hệ giữa R, C, L để I = K. Lúc đó độ lệch pha giữa u AE và u BD bằng bao nhiêu? Bài 5 (2 điểm): Một vật dao động điều hoà, lúc vật ở vị trí M có toạ độ x 1 = 3cm thì vận tốc là 8(cm/s); lúc vật ở vị trí N có toạ độ x 2 = 4cm thì có vận tốc là 6(cm/s). Tính biên độ dao động và chu kỳ dao động của vật. Bài 6 (4 điểm):Một vật có khối lượng m = 0,5kg được gắn vào với hai lò xo có độ cứng K 1 , K 2 như hình vẽ. . Hia lò xo có cùng chiều dài l o = 80cm và K 1 = 3 K 2 . Khoảng cách MN = 160 cm. Kéo vật theo phương MN tới vị trí cách Mmột đoạn 76cm rồ thả nhẹ cho vật dao động điều hòa. Sau thời gian t = 30 π (s) kể từ lúc buông ra, vật đi được quãng đường dai 6cm. Tính K 1 và K 2 . Bỏ qua mọi mát và khối lượng các lò xo, kích thước củae vật. Cho biết độ cứng của hệ lò xo là K = K 1 + K 2 . ………………….Hết……………………. 0 K 1 K 2 m NM SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO AN GIANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2012 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài HƯỚNG DẪN CHẤM Điểm Bài 1: 1 (2 điểm) A 12 = 2 2 1 2 1 2 2 1 2A A os( ) 3A A c ϕ ϕ + + − = cm 0,5 12 12 1 6 3 tg π ϕ ϕ = ⇒ = 0,25 A = 2 2 12 3 12 3 2 1 2A A os( ) 3A A c ϕ ϕ + + − = cm. 0,5 12 12 3 3 12 12 3 3 sin sin os os 2 A A tg A c A c ϕ ϕ π ϕ ϕ ϕ ϕ + = ⇒ = + 0,5 X = 3 cos(100 2 t π ϕ + )cm 0,25 Bài 2: 2 (4 điểm) 1) a)+ Ta có : E I R r = + ; P = R.I 2 0,5 + Suy ra : P = 2 2 )( . rR RE + = 2 2 )( R r R E + . 0,25 +Áp dụng hệ quả bất đẳng thức Côsi, suy ra P max khi: R = r (1) 0,25 b)+Khi đó: 2 ax 4 m E P r = (2) 0,25 +Hiệu suất của nguồn: . . U I R H E I R r = = + 0,25 +Khi R = r thì 1 50% 2 H = = 0,25 2)a)+Từ 2 2 2 2 2 . . (2 ) 0 ( ) E R P P R rP E R r P R r = ⇒ + − × + = + (3) 0,25 +Với 2 2 ( 4 )E E rP∆ = − (4) . Thay 2 E từ (2) vào (4), được: 2 ax .4 ( ) 0 m E r P P∆ = − f 0,25 +Suy ra phương trình (3) có 2 nghiệm riêng biệt: ĐỀ CHÍNH THỨC 2 2 1 2 4 2 E rP E E rP R P − − − = (5) ; 2 2 2 2 4 2 E rP E E rP R P − + − = (6) 0,25 +Lấy (5) nhân (6) theo vế, được: 2 1 2 .R R r= (Đpcm) 0,5 b) +Với R 1 , có: 1 1 1 1 1 1 2 . R R H R r R R R = = + + (7) + Với R 2 , có: 2 2 2 2 2 1 2 . R R H R r R R R = = + + (8) 0,25 0,25 +Lấy (7) + (8) theo vế, được: 1 2 1 100%H H+ = = 0,5 Bài 3 ( 4 điểm) a) ta có : d’ 1 = 1 1 d f d f+ = 60cm. 0,5 d’ 1 > 0 ⇒ Ảnh là ảnh thật. 0.5 K 1 = - ' 1 1 d d = - 2 0,5 b) - Tính được d 2 = l - d’ 1 = 10cm. 0,5 - Tính được k 2 = 0,5 0,5 - Tính được d 2 ’ = - 5cm. 0,5 - Tính f 2 = -10cm 0,5 - Vẽ hình đúng 0,5 4 (4 điểm) a)+ Ta có : 1 .2 . 2 50 100 L Z L f π π π = = × × = Ω 0,25 + Khi 2 4 4 L C K P Z Z= ⇒ = × (1) 0,25 + Vì mạch RLC nối tiếp có I max nên cộng hưởng xảy ra 100 L C Z Z⇒ = = Ω (2) Do đó : 4 1 1 10 ( ) 100 100 C C F Z ω π π − = = = × × 0,5 +Từ (1) và (2), được : 4 400(W) L P Z= = 0,25 + Mặt khác : 2 P R I= × , với ax min R m U U I I Z = = = nên 2 2 2 100 25 400 U U P R R P = ⇒ = = = Ω 0,5 i L U uur C U uuur AE U uuuur BD U uuuur R U uuur O 2 ϕ 1 ϕ b)+ Giản đồ véc tơ vẽ được : 0,25 +Từ giản đồ véc tơ suy ra : 1 2 ϕ ϕ = Với : 0 1 1 R 100 tan 4 76 25 L L U Z U R ϕ ϕ = = = = ⇒ ≈ 0,25 +Suy ra : 0 1 2 38 152 45 AE BD u u π ϕ ϕ ϕ ϕ − = + = = 0,25 + Ta biết : 2 2 L C P R I P K Z Z = × = × × nên khi I = K, ta suy ra : 2 2 L C L C L R Z Z R Z Z R C = × ⇔ = × ⇔ = 0,5 +Lúc này có: 1 1 2 2 2 tan tan tan 1 tan L L C C Z Z Z R Z R R ϕ ϕ ϕ ϕ = × ⇒ × = = = 0,5 +Suy ra: 1 2 2 AE BD u u π ϕ ϕ ϕ ϕ ϕ = − = + = 0,5 Bài 5: ( 2 điểm) 5 (2 điểm) + Áp dụng hệ thức độc lập: 2 2 2 v A x ω = + , được: 0,25 +Tại M: 1 1 2 2 2 2 2 2 8 3 v A x ω ω = + = + (1) 0,5 +Tại N: 2 2 2 2 2 2 2 2 6 4 v A x ω ω = + = + (2) 0,5 +Giải hệ (1) và (2) được: A = 5 cm và 2 2 2( / ) 3,14( ) 2 rad s T s π π ω π ω = ⇒ = = = = 0,75 Bài 4 ( 4 điểm ) Lược thuật lại đáp án Lập luận tính tính được biên độ A = 4cm 1 đ Xác định được thời gian là t = 3 T 1 đ Tính được Chu Kì T = 10 π 0,5đ Tính được 20( d/s)ra ω = 0,5đ Giải hệ : K 1 = 150N/m ; K 2 = 50N/m 1d - Ghi chú: - Thí sinh luận giải theo các cách khác, nếu đúng vẫn đạt điểm tối đa theo biểu điểm. Hết………………… . 2 2 1 2A A os( ) 3A A c ϕ ϕ + + − = cm 0,5 12 12 1 6 3 tg π ϕ ϕ = ⇒ = 0,25 A = 2 2 12 3 12 3 2 1 2A A os( ) 3A A c ϕ ϕ + + − = cm. 0,5 12 12 3 3 12 12 3 3 sin sin os os 2 A A tg A c A c ϕ ϕ π ϕ. TẠO AN GIANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2 012 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút (Không kể thời gian giao đề) ĐÁP ÁN VÀ BIỂU ĐIỂM Bài HƯỚNG DẪN CHẤM Điểm Bài 1: 1 (2 điểm) A 12 . SỞ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO AN GIANG KỲ THI CHỌN HỌC SINH GIỎI CẤP TỈNH NĂM HỌC 2011-2 012 MÔN: VẬT LÝ Thời gian: 180 phút (không kể thời gian giao đề) (Đề thi gồm 2 trang) Bài 1: ( 2 điểm) Cho